O relógio atômico é o culminar da obsessão da humanidade em contar um momento preciso. Antes do relógio atômico e da precisão de nanosegunda eles, empregam escalas de tempo baseadas nos corpos celestes.

No entanto, graças ao desenvolvimento do relógio atômico, percebeu-se que mesmo a Terra na sua rotação não é tão precisa quanto tempo relógio atômico como ele perde ou ganha uma fração de segundo por dia.

Devido à necessidade de ter uma escala de tempo baseada um pouco na rotação da Terra (astronomia e agricultura sendo duas razões), uma escala de tempo que é mantida por relógios atômicos, mas ajustada para qualquer desaceleração (ou aceleração) na rotação da Terra. Esta escala de tempo é conhecida como UTC (Tempo Universal Coordenado), empregados em todo o mundo garantindo que comércio e comércio utilizem o mesmo tempo.

Uso de redes de computadores tempo os servidores de rede para sincronizar com a hora UTC. Muitas pessoas se referem a esses dispositivos de servidor de tempo como relógios atômicos, mas isso é impreciso. Os relógios atômicos são extremamente caros e altamente sensíveis e apenas são encontrados em universidades ou laboratórios nacionais de física.

Felizmente, os laboratórios nacionais de física gostam NIST (Instituto Nacional de Padrões e Tempo - EUA) e NPL (National Physical Laboratory - UK) transmitem o sinal de tempo de seus relógios atômicos. Alternativamente, a rede de GPS é outra boa fonte de tempo preciso, já que cada satélite GPS tem a bordo próprio relógio atômico.

O servidor de tempo de rede recebe o tempo de um relógio atômico e distribui-lo usando um protocolo como NTP (Network Time Protocol) garantindo que a rede do computador seja sincronizada ao mesmo tempo.

Porque tempo os servidores de rede são controlados por relógios atômicos, eles podem manter um tempo incrivelmente preciso; não perdendo um segundo em centenas, senão milhares de anos. Isso garante que a rede de computadores seja segura e não susceptível de erros de temporização, pois todas as máquinas terão exatamente o mesmo tempo.

O relógio atômico é o culminar da capacidade da humanidade de manter o tempo que tem atravessado vários milênios. Os seres humanos sempre se preocuparam em acompanhar o tempo desde que o homem cedo notou a regularidade dos corpos celestes.

O sol, a lua, as estrelas e os planetas logo se tornaram a base para os prazos de tempo com períodos de tempo, como anos, meses, dias e horas, baseados unicamente na regulação da rotação da Terra.

Isso funcionou há milhares de anos como um guia confiável de quanto tempo passou, mas durante os últimos séculos, os seres humanos buscaram métodos ainda mais confiáveis ​​para acompanhar o tempo. Enquanto o Sol e os corpos celestes eram de maneira afetiva, os relógios solares não funcionavam em dias nublados e, como o dia e a noite alterados durante o ano, apenas meio dia (quando o sol está no seu mais alto) pode ser razoavelmente confiado.

A primeira incursão em um relógio preciso que não dependia de corpos celestiais e não era simples (como um caixilho de vela ou relógio de água), mas na verdade, o tempo durante um período prolongado era o relógio mecânico.

Esses primeiros dispositivos que remontam ao século XII eram mecanismos brutos que usavam um escape e uma fuga de foliot (uma engrenagem e alavanca) para controlar os carrapatos do relógio. Depois de alguns séculos e uma miríade de desenhos, o relógio mecânico deu seu próximo passo em frente com o pêndulo. O pêndulo deu aos relógios sua primeira verdadeira precisão, pois controlava com mais precisão os carrapatos do relógio.

No entanto, não foi até o século XX, quando os relógios entraram na era eletrônica, eles se tornaram verdadeiramente precisos. O relógio digital e eletrônico teve seus tiques controlados usando a oscilação de um cristal de quartzo (seu estado de energia alterado quando uma corrente é baseada) que se mostrou tão preciso que raramente um segundo por semana foi perdido.

O desenvolvimento de relógios atômicos no 1950 usou a oscilação de um único átomo que gera sobre 9 bilhões de tiques por segundo e pode manter um tempo preciso por milhões de anos sem perder um segundo. Esses relógios agora formam a base de nossos prazos com o mundo inteiro sincronizados com eles usando Servidores NTP, garantindo tempo totalmente preciso e confiável.

Sincronizar uma rede é muitas vezes considerado uma dor de cabeça por administradores de rede que temem que errar pode levar a resultados desastrosos e, embora não haja negação de que a falta de sincronização pode causar problemas imprevistos, particularmente com transações e segurança sensíveis ao tempo, a sincronização perfeita é simples estas etapas são seguidas:

1. Use um dedicado NTP servidor. o NTP servidor é um dispositivo que recebe uma única fonte de tempo e depois o distribui entre uma rede de computadores usando o protocolo NTP (Network Time Protocol) um dos mais antigos protocolos baseados na Internet e, de longe, o software de sincronização de tempo mais utilizado. O NTP é frequentemente empacotado com sistemas operacionais modernos, como Windows ou Linux, embora não haja substituto para um dispositivo NTP dedicado.

2. Sempre use um Fonte de hora UTC (Hora universal coordenada). O UTC é baseado no GMT (Horário de Greenwich Meantime) e no International Atomic Time (TAI) e é altamente preciso. O UTC é usado por redes de computadores em todo o mundo, garantindo que o comércio e o comércio usem a mesma escala de tempo.

3. Use um sinal de tempo preciso e seguro. Enquanto os sinais de tempo estão disponíveis em toda a Internet eles são imprevisíveis em sua precisão e enquanto alguns podem oferecer precisão suficiente decente um servidor de horário na Internet está fora de um firewall de rede que se deixado aberto para receber um timecode causará vulnerabilidades na segurança da rede. GPS (sistema de posicionamento global) ou um sinal de rádio dedicado, como aqueles transmitidos por laboratórios nacionais de física (como MSF - Reino Unido, WWVB - EUA, DCF –Alemanha) oferecem métodos seguros e confiáveis ​​de receber um sinal de tempo seguro e preciso.

4. Organize uma rede em estratos, níveis. Estratos garantem que o NTP servidor não é inundado com pedidos de tempo e que a largura de banda da rede não fica congestionada. Uma árvore de estrato é organizada por algumas máquinas selecionadas sendo dispositivos 2 do estrato, pois recebem um sinal de NTP servidor (dispositivo estrato 1) estes por sua vez, distribuem o tempo para outros dispositivos (estrato 3) e assim por diante.

5. Certifique-se de que todas as máquinas estejam utilizando o UTC eo Árvore do servidor NTP. Um erro comum na sincronização de horário é não garantir que todas as máquinas estejam devidamente sincronizadas. Apenas uma máquina executando um tempo impreciso pode ter consequências imprevistas.

Existem vários tempos usados ​​em todo o mundo. A maioria Servidores NTP e outro tempo os servidores de rede use o UTC como fonte básica no entanto, existem outros:

Quando nos perguntam o tempo que é muito improvável, respondemos com "por qual escala de tempo", mas existem várias escalas de tempo usadas em todo o mundo e cada uma delas é baseada em diferentes métodos para acompanhar o tempo.
GMT

Horário de Greenwich (GMT) é a hora local no meridiano de Greenwich com base no hipotético sol médio. Como a órbita da Terra é elíptica e seu eixo está inclinado, a posição real do sol no fundo das estrelas aparece um pouco à frente ou atrás da posição esperada. O erro de temporização acumulado varia ao longo do ano de forma consistente e regular em até 14 minutos lentos em fevereiro para 16 minutos rápidos em novembro. O uso de um sol médio hipotético remove esse efeito. Antes que os astrônomos e navegadores da 1925 medissem GMT do meio dia ao meio-dia, começando o dia 12 horas mais tarde do que no uso civil, que também era comumente referido como GMT. Para evitar a confusão, os astrônomos concordaram em 1925 para mudar o ponto de referência de meio-dia para meia-noite, e alguns anos depois adotaram o termo Universal Time (UT) para o "novo" GMT. GMT continua a ser a base jurídica do tempo civil para o Reino Unido.

UT

Tempo Universal (UT) é o tempo solar médio no meridiano de Greenwich com 0 h UT na meia-noite média e, como a 1925 substituiu a GMT para fins científicos. Por meio dos 1950, os astrônomos tinham muita evidência de flutuações na rotação da Terra e decidiram dividir a UT em três versões. O tempo derivado diretamente das observações é chamado UT0, aplicando correções para movimentos do eixo da Terra, ou movimento polar, dá UT1 e a remoção de variações sazonais periódicas gera UT2. As diferenças entre UT0 e UT1 são da ordem dos milésimos de segundo. Hoje, apenas UT1 ainda é amplamente utilizado, pois fornece uma medida da orientação rotacional da Terra no espaço.

O padrão mundial de tempo (UTC):

Embora o TAI forneça uma escala de tempo contínua, uniforme e precisa para fins de referência científica, não é conveniente para o uso diário porque não está em sintonia com a taxa de rotação da Terra. Uma escala de tempo que corresponde à alternância de dia e noite é muito mais útil, e desde 1972, todos os serviços de tempo de transmissão distribuem escalas de tempo com base no Tempo Universal Coordenado (UTC). UTC é uma escala de tempo atômica que é mantida de acordo com o Tempo Universal. Poucos segundos são ocasionalmente

Informação cortesia do Laboratório Físico Nacional REINO UNIDO.

Além das celebrações usuais e folia no final de dezembro trouxe com a adição de outro Leap Second para UTC tempo (Tempo Universal Coordenado).

UTC é o cronograma global utilizado pelas redes de computadores em todo o mundo garantindo que todos estejam mantendo o mesmo tempo. Leap Seconds é adicionado ao UTC pelo Serviço Internacional de Rotação da Terra (IERS) em resposta à desaceleração da rotação da Terra devido a forças de maré e outras anomalias. Falha ao inserir um segundo passo significaria que a UTC se afastaria da GMT (Greenwich Meantime) - muitas vezes referida como UT1. O GMT é baseado na posição dos corpos celestes, então, ao meio dia, o sol está no seu mais alto acima do Meridiano de Greenwich.

Se UTC e GMT fossem distanciados, tornaria a vida difícil para pessoas como astrônomos e agricultores e, eventualmente, a noite e o dia deriva (embora em mil anos ou mais).

Normalmente os segundos de salto são adicionados ao último minuto de dezembro de 31, mas ocasionalmente, se mais de um for exigido em um ano, então é adicionado no verão.

Os segundos de salto, no entanto, são controversos e também podem causar problemas se o equipamento não for projetado com alguns segundos em mente. Por exemplo, o segundo salto mais recente foi adicionado no 31 de dezembro e causou que o banco de dados do gigante do Oracle Cluster Ready Service falhasse. Isso resultou no reinício automático do sistema no Ano Novo.

Leap Seconds também pode causar problemas se as redes são sincronizadas usando fontes de tempo da Internet ou dispositivos que exigem intervenção manual. Felizmente, mais dedicado Servidores NTP são projetados com Leap Seconds em mente. Esses dispositivos não requerem nenhuma intervenção e ajustará automaticamente toda a rede ao tempo correto quando houver um Leap Second.

Um dedicado NTP servidor não é apenas autoajuste, não requer nenhuma intervenção manual, mas também são altamente precisos sendo servidores 1 de estratos (a maioria das fontes de tempo da Internet são dispositivos 2 estratos, em outras palavras, dispositivos que recebem sinais de tempo dos dispositivos 1 do estrato e, em seguida, reeditá-lo), mas também são altamente seguro sendo dispositivos externos que não são obrigados a estar atrás do firewall.

Sincronização de tempo é extremamente importante para redes de computadores modernos. Em alguns setores, a sincronização de tempo é absolutamente vital, especialmente quando se está lidando com tecnologias como o controle de tráfego aéreo ou a navegação marítima, onde centenas de vidas podem ser colocadas em risco pela falta de tempo preciso.

Mesmo no mundo financeiro, a sincronização correta do tempo é vital, pois milhões podem ser adicionados ou eliminados dos preços das ações a cada segundo. Por esta razão, o mundo inteiro adere a uma escala de tempo global conhecida como tempo universal coordenado (UTC). No entanto, aderir à UTC e manter a UTC precisa são duas coisas diferentes.

A maioria dos relógios de computador são osciladores simples que se movem lentamente mais rapidamente ou mais lentamente. Infelizmente, isso significa que, por mais precisos que sejam na segunda-feira, eles terão se desviado na sexta-feira. Esse desvio pode ser de apenas uma fração de segundo, mas logo não demorará muito para que a hora originalmente UTC seja mais de um segundo.

Em muitas indústrias isso pode não significar uma questão de vida ou morte da perda de milhões em ações e ações, mas a falta de sincronização de tempo pode ter consequências imprevistas, como deixar uma empresa menos protegida contra fraudes. No entanto, receber e manter a hora UTC verdadeira é bastante simples.

Dedicado tempo os servidores de rede estão disponíveis que usa o protocolo NTP (Network Time Protocol) para verificar continuamente a hora de uma rede em relação a uma fonte de hora UTC. Esses dispositivos são geralmente chamados de NTP servidor, servidor de horário ou servidor de horário de rede. o NTP servidor ajusta constantemente todos os dispositivos em uma rede para garantir que as máquinas não estejam saindo do UTC.

O UTC está disponível em várias fontes, incluindo a rede GPS. Esta é uma fonte ideal de tempo UTC, pois é segura, confiável e está disponível em todos os lugares do planeta. A UTC também está disponível através de transmissões de rádio nacionais especializadas que são transmitidas de Laboratórios nacionais de física embora eles não estejam disponíveis em todos os lugares.

Quando olhamos para os nossos relógios ou para o relógio do escritório, muitas vezes tomamos como certo que o tempo que nos é dado está correto. Podemos notar se os nossos relógios são dez minutos rápidos ou lentos, mas tomamos pouca atenção se estiverem um segundo ou dois fora.

No entanto, por milhares de anos a humanidade tem caminhado para se tornar cada vez mais relógios precisos cujos benefícios são abundantes hoje em nossa era de navegação por satélite, Servidores NTP, a Internet e as comunicações globais.

Para entender como o tempo exato pode ser medido, é importante primeiro entender o conceito de tempo em si. O tempo como foi medido na Terra por milênios é um conceito diferente do próprio tempo que, como Einstein nos informou, fazia parte do tecido do próprio universo no que ele descreveu como um espaço-tempo de quatro dimensões.

No entanto, historicamente medimos o tempo com base não apenas na passagem do tempo, mas na rotação do nosso planeta em relação ao Sol e à Lua. Um dia é dividido em 24 partes iguais (horas), cada uma das quais é dividida em 60 minutos e o minuto é dividido em 60 segundos.

No entanto, agora se percebeu que medir o tempo dessa maneira não pode ser considerado preciso, já que a rotação da Terra varia de dia para dia. Todos os tipos de variáveis, como forças de maré, furacões, ventos solares e até mesmo a quantidade de neve nos pólos, afetam a velocidade de rotação da Terra. Na verdade, quando os dinossauros começaram a vagar pela Terra, a duração de um dia, conforme medimos agora, seria de apenas 22 horas.

Agora baseamos nossa marcação de tempo na transição de átomos usando relógios atômicos com um segundo baseado em períodos 9,192,631,770 da radiação emitida pela transição hiperfina de um átomo de césio sindicalizado no estado fundamental. Embora isso possa parecer complicado, é apenas um 'tick' atômico que nunca altera e, portanto, pode fornecer uma referência altamente precisa para basear nosso tempo.

Relógios atômicos usam essa ressonância atômica e podem manter o tempo que é tão preciso que um segundo não é perdido em até um bilhão de anos. Todas as tecnologias modernas aproveitam essa precisão, permitindo muitas das comunicações e do comércio global dos quais nos beneficiamos hoje com a utilização da navegação por satélite, Servidores NTP e controle de tráfego aéreo mudando a maneira como vivemos nossas vidas.

Network Time Protocol foi desenvolvido para manter os computadores sincronizados. Todos os computadores são propensos a drift e o tempo preciso é essencial para muitas aplicações de tempo crítico.

Uma versão do NTP está instalada na maioria das versões do Windows (embora uma versão despojada chamada SNTP - NTP simplificado esteja em versões mais antigas) e Linux, mas pode fazer o download gratuito do NTP.org.

Ao sincronizar uma rede aa é preferível usar uma NTP servidor que recebe uma fonte de tempo de um relógio atômico seja através de transmissões de rádio especializadas ou Rede de GPS. No entanto, muitas referências de tempo da Internet estão disponíveis, algumas mais confiáveis ​​do que outras, embora seja preciso notar que as fontes de tempo baseadas na Internet não podem ser autenticadas pelo NTP, deixando seu computador vulnerável a ameaças.

NTP é hierárquico e organizado em estrato. Stratum 0 é uma referência de tempo, enquanto o stratum 1 é um servidor conectado a uma fonte de temporização 0 do estrato e um estrato 2 é um computador (ou dispositivo) conectado a um servidor 1 do estrato.

A configuração básica do NTP é feita usando o arquivo /etc/ntp.conf, você deve editá-lo e colocar o endereço IP dos servidores 1 e stratum 2 do estrato. Aqui está um exemplo de um arquivo ntp.conf básico:

servidor xxx.yyy.zzz.aaa prefere (endereço do servidor de tempo, como time.windows.com)

servidor 123.123.1.0

servidor 122.123.1.0 stratum 3

Driftfile / etc / ntp / drift

O arquivo ntp.conf mais básico listará servidores 2, um que deseja sincronizar também e um endereço IP para si próprio. É bom arrumar para ter mais de um servidor para referência no caso de um cair.

Um servidor com a tag 'preferir' é usado para uma fonte confiável, garantindo que o NTP sempre use esse servidor quando possível. O endereço IP será usado em caso de problemas quando o NTP sincronizará consigo mesmo. O arquivo de deriva é onde o NTP cria uma gravação da taxa de deriva do relógio do sistema e ajusta-se automaticamente para isso.

O NTP irá ajustar a hora do sistema, mas apenas lentamente. O NTP aguardará pelo menos dez pacotes de informações antes de confiar na fonte do tempo. Para testar o NTP, basta alterar o relógio do sistema por meia hora no final do dia e a hora da manhã deve estar correta.

Tempo exato usando Os relógios atômicos está disponível em toda a América do Norte usando o Horário do relógio atômico da WWVB sinal transmitido de Fort Collins, Colorado; Ele oferece a capacidade de sincronizar o tempo em computadores e outros equipamentos elétricos.

O sinal WWVB norte-americano é operado por NIST - Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia. O WWVB possui alta potência do transmissor (50,000 watts), uma antena muito eficiente e uma freqüência extremamente baixa (60,000 Hz). Para comparação, uma estação de rádio AM típica transmite a uma freqüência de 1,000,000 Hz. A combinação de alta potência e baixa freqüência dá as ondas de rádio da WWVB muito bounce, e esta estação única pode, portanto, cobrir todo o continente dos Estados Unidos e muito do Canadá e da América Central.

Os códigos de tempo são enviados da WWVB usando um dos sistemas mais simples possíveis e com uma taxa de dados muito baixa de um bit por segundo. O sinal 60,000 Hz é sempre transmitido, mas a cada segundo é significativamente reduzido em potência por um período de segundos 0.2, 0.5 ou 0.8: • 0.2 segundos de potência reduzida significa um zero binário • 0.5 segundos de potência reduzida é binário. • 0.8 segundos de potência reduzida é um separador. O código de tempo é enviado em BCD (decimal codificado binário) e indica minutos, horas, dia do ano e ano, além de informações sobre o horário de verão e os anos bissextos.

O tempo é transmitido usando bits 53 e separadores 7 e, portanto, leva 60 segundos para transmitir. Um relógio ou relógio pode conter uma antena e um receptor extremamente pequenos e relativamente simples para decodificar a informação no sinal e ajustar o tempo do relógio com precisão. Tudo o que você precisa fazer é definir o fuso horário e o relógio atômico exibirá a hora correta.

Dedicado Servidores NTP tempo que estão sintonizados para receber o sinal de tempo WWVB estão disponíveis. Esses dispositivos conectam uma rede de computadores como qualquer outro servidor, somente estes recebem o sinal de temporização e distribuem-no para outras máquinas na rede usando NTP (Network Time Protocol).

Até 1967, o segundo foi definido usando o movimento da Terra que gira uma vez em seu eixo a cada 24 horas, e há 3,600 segundos naquela hora e 86,400 em 24.

Isso seria bom se a Terra fosse pontual, mas na verdade não é. A taxa de rotação da Terra muda todos os dias por milhares de nanosegundos, e isso é devido em grande parte ao vento e às ondas que giram em torno da Terra e causando arrasto.

Ao longo de milhares de dias, essas mudanças na taxa de rotação podem resultar na rotação da Terra ficando sem sincronia com os relógios atômicos de alta precisão que usamos para manter o sistema UTC (Tempo Universal Coordenado) assinalando. Por esta razão, a rotação da Terra é monitorada e cronometrada usando os flashes distantes de um tipo de estrela colapsada chamada quasar que pisca com um ritmo ultra preciso a vários milhões de anos-luz de distância. Ao monitorar a rotação da Terra contra esses objetos distantes, pode-se descobrir o quanto a rotação diminuiu.

Uma vez que um segundo de desaceleração foi construído, o Serviço Internacional de Rotação da Terra (IERS), recomenda um Segundo Intercalar para ser adicionado, geralmente no final do ano.

Outras complicações surgem quando se trata de sincronizando a Terra até uma escala de tempo. Em 1905, a teoria da relatividade de Albert Einstein mostrou que não existe um tempo absoluto. Todo relógio, em todo o universo, marca uma taxa diferente. Para o GPS, esta é uma questão enorme, porque resulta que os relógios nos satélites derivam quase nanosegundos 40,000 por dia em relação aos relógios no chão porque estão acima da superfície da Terra (e, portanto, em um campo gravitacional mais fraco) e estão se movendo rapidamente em relação ao solo.

E como a luz pode viajar em quarenta mil pés nesse tempo, você pode ver o problema. As equações de Einstein primeiro escritas em 1905 e 1915 são usadas para corrigir esse tempo-turno, permitindo que o GPS funcione, aviões para navegar com segurança e GPS servidores NTP para receber a hora certa.